Трансформатор силовой (расчет)

     Для наблюдения за уровнем масла в  расширителе применяют маслоуказатели либо со стеклянной трубкой или пластиной, либо стрелочный. В трубопровод расширителя помещают газовое реле, реагирующее на выделение газа, возникающее при различных повреждениях в активной части трансформатора, а также при внезапном коротком замыкании в линии. Газовое реле также защищает трансформатор от выхода их строя при утечке масла.

     Предохранительная труба (иногда называемая выхлопной) - защитное устройство, предупреждающее повреждение бака из-за резкого повышения внутреннего давления при внезапном коротком замыкании и представляющее собой стальной цилиндр, один конец которого сообщается с баком, а другой закрыт стеклянным диском. При аварии стеклянный диск разрушается, и излишки масла и газов выбрасываются наружу. Выхлопная труба сообщается через уравнительную трубку с верхней частью расширителя, что необходимо для выравнивания давления в трубе при нормальной работе трансформатора.

     В крышке устанавливают гильзы для  датчиков термосигнализаторов, измеряющих температуру верхних слоев масла трансформатора. Термосигнализатор имеет электроконтактное устройство, которое включается при заранее заданной температуре. Контакты термосигнализатора включают сигнальную или иную цепь, предупреждая обслуживающий персонал о недопустимом повышении температуры масла в трансформаторе. 
 
 

1. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, ЛИНЕЙНЫХ И ФАЗНЫХ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ ОБМОТОК ВЫСШЕГО И НИЗШЕГО НАПРЯЖЕНИЙ

 

     Мощность  одной фазы трансформатора, кВ :

     

     где: с – число стержней, равное числу фаз с=3

            S – полная мощность 

     Номинальные линейные токи на сторонах трехфазного трансформатора, А :  

              

       

     где: - номинальные линейные напряжения, В

      

     Фазные  токи обмоток, А:

     - при соединении в Y

       

     Фазные напряжения обмоток, В:

     - при соединении в Y

       
Испытательное напряжение для обмоток

     По  классам напряжений обмоток, устанавливается  испытательное напряжение. При классе напряжения < 3000 В, испытательное напряжение принимается равным 5000 В.

     Испытательное напряжение для обмотки ВН

     

     Испытательное напряжение для обмотки НН

       

2. ДАННЫЕ  КОНСТРУКТИВНОГО ИСПОЛНЕНИЯ ОБМОТОК

 

Типы  обмоток

Обмотки ВН и НН – непрерывная катушечная из прямоугольного провода 

Материал  проводов

Для обмоток  ВН и НН принят к использованию  медный провод 

Коэффициент канала рассеяния 

 

Размерное соотношение, м

- соответственно радиальные размеры обмоток ВН и НН

- мощность обмотки одного стержня, кВА 

Ширина  приведенного канала рассеяния, м

=0,009 – изоляционный канал между обмотками  

Дополнительные  данные необходимые для расчета 

Коэффициент - отношение активного сечения стержня к площади круга с диаметром, равным диаметру стрежня трансформатора, предварительно можно принять  

Коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному полю (коэффициент Роговского) при определении основных размеров можно приближенно принять  

Соотношения между  основными размерами трансформатора может быть представлены коэффициентом  , принимается  

Принимается  марка стали магнитопровода 3405 

Величина индукции в стержнях масляного трансформатора может быть получена из опыта проектировании, учитывая мощность, индукция в стержне   

Активные  и реактивные составляющие напряжения короткого замыкания, % 

          

где - потери короткого замыкания, Вт;

- полная мощность трансформатора, кВ·А. 

       

где напряжение короткого замыкания, %, определяется из задания

= 4,5% 

Диаметр стержня, м: 

              

где – мощность на один стержень, ВА;

- ширина приведенного канала рассеяния, м;

- коэффициент соотношения основных  размеров обмоток; 

- коэффициент Роговского выбирается из справочного материала ;

- частота питающего напряжения, согласно задания  = 50, Гц;

- максимальная индукция в стержне,  Тл;

- коэффициент заполнения сталью  окружности;

- реактивная составляющая напряжения  короткого замыкания, %. 

 Полученный  размер округляется до ближайшего по таблице нормалей  

После выбора нормализованного диаметра уточняется значение: 

По принятому  размеру  определяем геометрическое сечение стержня

 

Коэффициент заполнения сечения стержня магнитопровода сталью , равный отношению сечения стали стержня к площади его поперечного сечения, , ему соответствует толщина листа пакета 0,3 мм. 

Сечение стали стержня, м² 

 

ЭДС  витка, В 

 

Средний диаметр  между обмотками НН и ВН может быть установлен с помощью вспомогательного коэффициента , значение которого принимается в соответствии с выбранным материалом обмотки НН.  

Средний диаметр  стержня равен, м: 

 

Высота окна под обмотку, м 

 

3.ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ ОБМОТОК И ИХ РАСЧЕТ 
 
 

     

     Рис.2 Эскиз магнитной цепи и катушек с обозначением основных размеров. 

     Расчет  обмоток низшего  напряжения 

     Обмотка низшего напряжения располагается  у большинства трансформаторов  между стержнем и обмоткой высшего  напряжения, то есть первой от стержня, поэтому расчет обмоток начинают именно с нее. При расчете обмоток сначала определяют число витков, приходящихся на одну фазу обмотки НН

               

где   - ЭДС, возникающая в одном витке, В;

- напряжение обмотки НН, В

Устанавливается число витков на фазу:

 

Уточняется  напряжение одного витка, В:  

          

Тогда действительная индукция в стержне  будет равна, Т: 

    

Устанавливается средняя плотность тока в обмотке НН, учитывая материал провода. Изоляционные материалы принятые к использованию относятся к классы нагревостойкости А, поэтому расчетная температура  

Удельные электрические  сопротивления проводов при  , А/м²

Для меди   

 

где:   ; S – полная мощность, ВА; - потери короткого замыкания, Вт; - номинальное фазное напряжение, В 

Устанавливается  

Сечения витка, м²:

 

     При выборе проводов используются стандартные  сортаменты. По известному значению сечения  витка из стандартного сортамента проводов выбирается ближайшее по сечению  значение. 

Осевой  размер (высота) канала  

Полное  сечение витка из параллельных проводов, м²: 

         

Уточненная плотность тока, А/м²:

  

Число катушек  на одном стержне в случае, когда каналы выполнены между всеми катушками:

  

Устанавливается число катушек на стержне      

Уточненное число  витков в катушке    

Проверяется высота обмотки с каналами между  всеми катушками, м:

где  

 В данном  случае размещение обмотки соблюдается  
 

Радиальный  размер обмотки, м:  

          

Внутренний  и наружный диаметр обмотки НН, внутренний диаметр обмотки ВН

Внутренний  диаметр обмотки НН, м:

 

Наружный  диаметр обмотки НН, м:

 

Внутренний  диаметр обмотки ВН, м:

        
 
 
 

      Расчет  обмоток высшего  напряжения 

      Число витков при номинальном напряжении: 

               Принимается число витков на фазу

       

Число витков на одной ступени регулирования  , устанавливается из предположения, что регулирование в обмотке осуществляется в пределах от номинального значения напряжения

Полученное  значение округляется до целого  

Число витков на ответвлениях 

Обычно  ступени регулирования напряжения делаются равными между собой  и, в соответствие с ГОСТом при  мощностях для 250 МВ·А, делаются ответвления +5%; +2,5%; 0%; -2,5%; -5%. 

 
 
 
 

Средняя плотность тока в обмотке ВН, учитывая материал провода, А/м² 

   

Устанавливается  

Ориентировочное сечение витка, м²: 

   

Выбор проводника обмотки 

 

Полное  сечение одного эффективного проводника, м²: 

         

Действительная  плотность тока: 

        
 
 

Число катушек на одном стержне для  случая, когда каналы предусматриваются  между всеми катушками (целое число) 

 

Число витков в катушке 

  

Проверяется высота обмотки с каналами между  всеми катушками, м:

где